物理化学1章热力学第一定律习题.ppt

热力学第一定律习题课 一 几个基本概念1 系统与环境2 状态函数特点a 系统有确定的状态 状态函数就有定值b 系统始终态确定 状态函数的改变有定值c 系统恢复到原来状态 状态函数恢复到原值3 热和功 热力学第一定律习题课 二 热力学第一定律 U Q W 热力学能U 系统内部所有能量的总和 a U是状态函数b 热力学能的绝对值无法确定c 是系统的容量性质d 热力学能的变化值等于系统和环境交换的总能量 热力学第一定律习题课 三 焓 H U PV a 焓是状态函数b 是系统的容量性质c 焓的绝对值无法求得d H Qp条件 封闭系统 等压 不作非体积功 热力学第一定律习题课 四 热容 dCP H T P QP dT QP H CP T2 T1 Qv U CV T2 T1 Cp Cv为常数 dCV U T V QV dT 热力学第一定律习题课 五 应用 一 对理想气体 V 0 P 0 T 0 Q 0 QnCv m TnCp m TW0W0P VnRTlnV1 V2Cv T2 T1 nRTlnP2 P1nRT T2 T1 r 1 UnCv m TnCv m T0W HnCp m TnCp m T0Cp m T2 T1 热力学第一定律习题课 五 应用 二 对实际气体 节流过程Joule ThomsonCoefficient UJ T T P H T P H 0 致冷 能液化 UJ T 0 致温效应 不能液化 热力学第一定律习题课 五 应用 三 相变过程 H2O l H2O g W PV2 RT U QV H Qp 热力学第一定律习题课 五 应用 四 热化学 1 反应进度 2 生成焓燃烧焓 d dnB B rH B fHB Qp Qv n RT rH2 rH1 CpdT rH B CHB 热力学第一定律习题课 选择题 1 某化学反应在烧杯中进行 放热2000J 设计一个电池进行 该系统做功800J 若两过程的始终态相同 而且不作体积功电池中进行反应的Q为 1200Jb 1200Jc 2800Jd 800J 热力学第一定律习题课 选择题 2 理想气体经等温可逆和等温不可逆膨胀两条途径 从状态 到状态 试判断下例关系式哪个成立 Q1 Q2b W1 W2c W1 Q2 W2 热力学第一定律习题课 选择题 3 等温化学反应的 H和 U的相对大小关系为 H Ub H Uc H Ud 不能确定 热力学第一定律习题课 选择题 4 1mol理想气体等温膨胀 等容加热 等压冷却回到起始状态 若已知气体在完成一循环过程中吸热500J 则该过程的功W W PdVb W nRTlnT1 T2c W P外 Vd W 500 热力学第一定律习题课 计算题 1 4molN2气在27 1 0MPa等温可逆膨胀到0 1MPa 再等压升温至127 求此过程的Q W H U 该气体可视其为理想气体 其Cp m 28 00J K 1 mol 1 4molN2 g 27 1 0MPa 4molN2 g 27 0 1MPa 4molN2 g 127 0 1MPa Q1W2 等温可逆 Q1W2 等压过程 解 全过程可图示如下 H nCP m T2 T1 U nCV m T2 T1 W W1 W2 W2 p V2 V1 nR T2 T1 W1 nRTlnp1 p2 Q U W 热力学第一定律习题课 计算题 2 气体氦自273K 5 105Pa 10dm3的始态 经过一绝热可逆过程膨胀至105Pa 试计算终态的温度及体积 此过程的Q W U和 H为若干 设He为理想气体 解 此过程可表示如下 P1 5 105PaT1 273KV1 10dm3 P2 105PaT2 V2 绝热可逆 此气体的物质的量为 此气体为单原子分子理想气体 故 1 v2的计算由 得 2 T2的计算 3 Q的计算Q 0 4 W的计算 5 U的计算 U W 3 551kJ 6 H的计算 热力学第一定律习题课 计算题 3 如果上题的过程为绝热不可逆过程 在恒定外压力为105Pa下快速膨胀到气体压力为105Pa 试计算T2及过程的Q W U和 H 解 此过程可表示如下 P1 5 105PaT1 273KV1 10dm3 P2 105PaT2 V2 绝热不可逆 热力学第一定律习题课 1 T2的计算因为是绝热不可逆过程 故绝热可逆过程方程不能用 根据及等式中有T2 V2两个未知数 还需要一个包括T2 V2的独立的方程式才能求解 而理想气体状态方程可满足此要求 即 热力学第一定律习题课 将V1和V2的表达式代入